纳米混凝土在不良地质隧洞支护中的应用

锦屏水电站引水隧洞进入富水区后,洞内出现了渗水、滴水、线状渗水、高压喷水等现象,采用传统的喷射方法对其喷护,有渗水、滴水、线状渗水的地方无法护好。经研究,决定采用纳米喷射混凝土施工。纳米喷射混凝土具有一次喷射厚度大、与围岩粘结强度大,混凝土回弹率低、终凝速度快的优点,因而在安全快速解决高地应力条件下的岩爆、富水、塌方、断层等不良地质洞的防治与处理中作用显著。     

配合比参数对喷射混凝土回弹率的影响研究

喷射混凝土经常存在回弹率大、施工损耗严重的问题。主要通过对喷射混凝土配合比进行优化,考虑水灰比、砂率和胶凝材料用量3个因素,设计了正交试验,考察了因素对喷射混凝土回弹率的影响规律。分析表明,喷射混凝土回弹率的最主要影响因素是砂率,其次是水灰比和胶凝材料用量。选出3个代表性配合比进行了现场试配和喷射施工,无论出机坍落度、扩展度、含气量等都能满足设计要求,拌合物状态较好,无泌浆抓底现象;放置1 h后坍落度损失很小;实测强度基本都能满足大于等于30 MPa的要求,正交试验中选出的最优配比现场回弹率最小。     

喷射混凝土的室内检测方法及性能试验研究

采用自行设计的室内湿喷混凝土性能检测方法,开展喷射混凝土的力学、抗裂及施工性能试验研究。试验结果表明：复掺复合外加剂与粗纤维可提高喷射混凝土的抗压强度、弯曲韧性和抗裂性能;单掺复合外加剂和复掺外加剂与粗纤维的喷射混凝土,与围岩的轴拉粘结强度均在1.0 MPa以上,且复掺的强度较高;2组配合比的喷射混凝土回弹率分别为23%和20%,一次喷层厚度为22 cm和25 cm,复掺可增加混凝土的黏聚性,降低回弹率。由于场地及喷射仪器的限制,室内模拟试验的混凝土回弹率较现场高。     

喷射混凝土施工性能的室内试验研究

采用自设计的粘结围岩和模拟拱顶的喷射试验方法,开展湿喷混凝土施工性能的室内研究.试验结果表明,单掺无机纳米外加剂和复掺无机纳米外加剂与粗纤维的喷射混凝土,与围岩的轴拉粘结强度均在1.0 MPa以上,且复掺的强度较高.两组配合比的喷射混凝土回弹率分别为23％和20％,一次喷层厚度为22 cm和25 cm,复掺可增加混凝土的粘聚性,降低回弹率.本次试验采用的方法可在室内比较不同配合比的喷射混凝土的施工性能.但由于场地及试验机械设备的限制,室内模拟喷射试验的混凝土回弹率较现场高.本文的试验方法及测试结果可为喷射混凝土的室内研究提供参考.     

纳米级掺合料和粗合成纤维对湿喷混凝土回弹率的影响

降低喷射混凝土回弹率可提高支护效率、降低地下空间的坍塌及岩爆风险。为分析纳米级掺合料、粗合成纤维对喷射混凝土回弹率的影响,基于湿喷工艺对比了纳米级掺合料与同掺量硅灰在改善湿喷混凝土回弹率方面的差异;比较了不同纳米级掺合料掺量、细度条件下各湿喷混凝土的回弹率区别;研究了粗合成纤维掺量、长径比、混杂方式等对回弹率的影响。结果表明:应用纳米级掺合料有助于降低湿喷混凝土的回弹率;与同掺量硅灰相比,纳米级掺合料湿喷混凝土的回弹率降低了17%~25%,且回弹率随纳米级掺合料掺量提高、细度增加而降低。粗合成纤维可降低湿喷混凝土的回弹率,但受材质影响较小,存在较低回弹率的最佳长径比和掺量,分别为38和10 kg/m3。长径比76和长径比30的2种粗合成纤维混杂使用时,可进一步降低回弹率。     

盘石头导流洞喷射混凝土配合比设计与施工

喷射混凝土以其独特性能已大量运用于水利、交通及地下工程,其配合比设计和施工与普通混凝土不同,目前相关规范对喷混凝土配合比设计及试验方法的规定并不详细.盘石头水库导流洞工程通过室内试验及现场喷射试验,确定了C25喷射混凝土计算配合比和实际配合比,现场试验的喷射面为垂直面,喷口距试喷面1.5 m,用水量通过操作手调整水阀控制,以混凝土表面平整、湿润均匀、有光泽、无干斑不流淌为准.喷射混凝土的实际砂率、单位水泥用量均比计算的配合比有较大增加,主要是由于5～10 mm骨料从受喷面回弹较多,水泥和砂回弹很少的缘故.喷射混凝土性能很好地满足了设计要求.     

纳米材料改善普通干湿喷射混凝土回弹率和强度现场工艺试验

普通C20~C30干喷或者湿喷混凝土边墙和顶拱的综合回弹率一般为20%~30%,且干喷混凝土的强度经常不合格。通过在新建京张铁路、白鹤滩水电站、锅浪跷水电站、成都地铁18号线共4个工程的现场工艺试验表明,在普通的C20~C30干喷或者湿喷混凝土中,掺入10%自行研发的HB7-2型无机粉体纳米材料等量替代水泥,能够让综合回弹率减少52%~72%,并降低到10%以下,一次喷层厚度达到30 cm,24 h内初期强度显著提高、28 d强度提高20%以上,每个开挖支护循环的时间至少节约0.7 h,整体上提高地下洞室开挖支护的质量、安全性和经济性。     

湿喷混凝土回弹率影响因素的研究进展

为了理清湿喷混凝土回弹率的主要控制因素,提高喷射支护技术的经济性,从混凝土原材料、配合比、施工工艺三个方面综述了各因素对回弹率的影响。从原材料角度,掺加掺合料、掺加纤维、提高掺合料细度、降低骨料最大粒径等措施均可降低混凝土在喷射传输过程中的分散性,降低回弹率;从配合比角度,增加胶凝材料用量、提高混凝土稠度、调整适宜的坍落度和凝结时间等措施均可提高喷射混凝土的粘附效率,降低回弹率;从施工工艺角度,适当提高一次喷射厚度、取直角作为喷射角、控制合理的工作风压等措施均可显著降低回弹率。目前研究多针对单一因素进行考察,忽略了各因素对回弹率的耦合作用。今后应进一步加强耦合作用相关理论研究,建立各因素间的内在联系,强化动态调控机制。     

巴塘水电站地下洞室湿喷混凝土配合比设计

喷射混凝土作为初期支护的重要组成部分在水电站大跨径地下洞室中对保证围岩稳定和施工安全的作用尤为明显。介绍了巴塘水电站导流洞工程湿喷混凝土配合比的设计情况,提出了湿喷混凝土配合比配制强度必须考虑速凝剂抗压强度比的损失量的观点,根据现场喷混凝土试验的回弹率确定砂率、验证喷混凝土的力学性能,设计出满足施工需求、经济效益最大化的湿喷混凝土配合比。     

隧洞有机仿钢纤维喷射混凝土研究与应用

锦屏二级水电站引水隧洞埋深大(最大埋深2 500 m左右)、地应力量级高,隧洞开挖以后围岩普遍出现破裂损伤,严重时出现片状破坏和波速显著降低等现象。普通喷射混凝土施工存在一次性喷射厚度不够、需反复施喷、喷层易脱落、同围岩粘聚力不满足设计要求、岩爆洞段抗冲击韧性不足等问题。根据喷射混凝土配合比优化试验成果,选用了纳米有机仿钢纤维混凝土作为引水隧洞工程主要喷射混凝土类型之一,主要应用于TBM掘进洞段、钻爆法潜在岩爆洞段、或高应力问题突出的洞段,可实现快速支护、起强快、回弹少,且具有较强的抗冲击韧性,对地下水发育洞段也较适应,对隧洞安全快速掘进具有重大意义。     

地下水封石洞油库锚喷支护结构承载特性分析

洞库锚喷支护体系的应力分析及围岩与喷射混凝土的联合承载是地下水封石油洞库开挖支护的重点关注对象。基于ANSYS有限元计算软件模拟了地下洞室的开挖,研究了洞室的变形稳定和支护体系的受力状况,并引入薄层单元考虑洞室围岩与喷射混凝土的粘结强度,探讨了喷射混凝土与围岩的工作状态。研究表明:由于洞库围岩完整性好、强度高,地下洞室围岩变形较小,且以线弹性变形为主,为安全考虑宜及时完成支护,防止局部受节理裂隙面影响出现掉块现象。敏感性分析表明,在水幕压力作用下,当粘结强度＜0.6 MPa时,在边墙部位开始出现喷射混凝土脱离,当粘结强度＜0.5 MPa时,大部分出现脱离现象,因此需要注意喷射混凝土施工质量,加大现场粘结强度试验检测。     

无机聚合物混凝土配合比设计方法研究

采用多因素正交试验分析各个因素对无机聚合物混凝土性能产生的影响,根据各个因素的影响主次,最终确定配合比各个参数的确定顺序,得出可以适用于工程使用的混凝土配合比设计方法。试验结果表明:(1)无机聚合物混凝土配合比参数对工作性能以及抗压强度的影响与普通混凝土类似,可以参照普通混凝土的混合设计过程,通过试验确定出配合比的设计参数,从而进行换算或直接选取;(2)无机聚合物混凝土的3 d抗压强度和灰水比(C/W)线性关系良好,28d抗压强度和灰水比的线性相关性较差;(3)在水灰比固定的条件下,无机聚合物混凝土的坍落度随单方用水量的增加而增加,且线性相关性较好,其对单方用水量较为敏感;(4)无机聚合物混凝土的砂率要比普通混凝土的砂率降低3%。     

钢纤维喷射混凝土力学性能研究及应用

以不同体积掺率的钢纤维作为因变量,设计了钢纤维喷射混凝土的配合比,通过室内试验检测了其力学性能,并通过工程应用实例对其在隧道工程中应用效果进行研究。室内试验表明:当钢纤维体积掺率由0.0%增加到0.8%时,各龄期下钢纤维喷射混凝土的抗拉与抗折强度得到了较大的提高;同时考虑满足钢纤维喷射混凝土的力学性能和经济效益的情况下,建议钢纤维的最佳体积掺率取0.6%。工程应用表明:在隧道二衬结构中采用钢纤维喷射混凝土后,具有施工方便、早期强度高、能够与围岩紧密接触并提供支护抗力,对围岩扰动少等优点,且衬砌结构受压应力较小,满足结构安全设计要求,应用前景广阔。     

不同岩壁温度对围岩—喷射混凝土粘结强度的影响分析

本文以齐热哈塔尔水电站工程为依托,设计研制了高地温隧洞模拟试验装置,并试验分析了高地温热害洞段不同岩壁温度对围岩—喷射混凝土粘结强度的影响,同时进行了机理分析。试验结果表明:在空气相对湿度为90%的工况下,岩壁温度在50~90℃之间时,岩壁温度越高,粘结面混凝土微细观结构越为疏松多孔,粘结强度越低,并且90℃的高温岩壁喷射混凝土28 d龄期粘结强度要低于7 d龄期粘结强度。因此,建议在高温洞段采取铺设隔热层、喷射耐热混凝土、高湿养护等措施。     

喷射聚丙烯微纤维混凝土试验研究及施工应用

详细介绍了喷射聚丙烯微纤维混凝土在支护前的配合比试验研究以及在支护过程中的质量控制要点,根据喷射聚丙烯微纤维混凝土所具有的性能(增加混凝土的抗拉强度、提高混凝土的抗裂性和耐久性),阐述了喷射聚丙烯微纤维混凝土在瀑布沟水电站导流洞工程边坡支护的施工工艺。     

岩石边坡喷护施工

本文介绍了岩石边坡喷护方式的选择 ,并对喷射材料及配比提出了要求 ,重点介绍了喷护的施工工艺和施工方法     

灵东水库除险加固工程输水隧洞施工

广西灵山县灵东水库除险加固工程输水隧洞岩性破碎稳定性差,大部分为Ⅳ类围岩,为此,采用一次喷锚支护,二次永久砼衬砌和灌浆处理的施工方法,确保了输水隧洞工程的施工安全和质量。     

钢纤维对超高性能混凝土强度的影响研究

运用常规的混凝土力学性能试验,研究钢纤维种类及体积掺量对混凝土力学性能的影响,依据工程实际,通过力学性能试验及理论分析等方法,以抗压、抗折强度提高量作为评价指标,分析了四种体积掺量和不同种类钢纤维配制成水胶比为 0. 4 的胶砂试件的抗压、抗折强度增长情况及流动度情况,并采用 SPSS 软件进行相关方差分析。结果表明: 钢纤维掺量在 0. 5% ～ 2. 5% 之间时,试件抗压强度较基准试件提高了 7. 1% ～ 67. 2% 、抗折强度较基准试件提高了 2. 2% ～ 67. 0% 。体积掺量为2. 5% 时,抗压强度可达 69. 5 MPa,比基准试件提高 67. 2% ; 抗折强度可达 15. 2 MPa,比基准试件提高 67. 0% 。相同掺量下微细纤维的流动度优于长纤维的流动度,掺加钢纤维后能有效防止混凝土开裂,不同种类及不同掺量钢纤维均对抗压、抗折强度有显著的影响。研究成果可为低水胶比高强度的超高性能混凝土选取钢纤维提供参考和依据。     

高地温隧洞喷射混凝土粘结强度及其有限元分析

针对在高地温隧洞中喷射混凝土和岩壁间粘结强度的问题,采用模拟现场试验的方法,对不同温度的岩板喷射混凝土,在恒定的温度下养护28 d龄期,通过钻芯拉拔试验测得喷射混凝土与岩板的粘结强度。再对混凝土岩板进行模拟隧洞过水试验,过水完成后再次测定混凝土与岩板的粘结强度,最后利用大型有限元软件ANSYS对混凝土岩板温度场进行模拟,得出相应的应力分布与试验结果进行对比。结果表明:过水前,喷射混凝土与岩板间的粘结强度随着温度升高而降低;过水后,随着温度逐渐升高,喷射混凝土与岩板的粘结强度降低幅度逐渐增大。